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辅助新型电力系统调频的电化学储能控制策略新型电力系统以其高效、清洁、节能等特点，日益受到世界各地的关注和重视。
随着电力系统规模的不断扩大和电力市场化程度的提高，调频问题变得越来越复杂。
目前，电化学储能技术已经成为辅助调频的重要手段之一，在新型电力系统中得到了广泛的应用。
本文将介绍辅助新型电力系统调频的电化学储能控制策略。
一、电化学储能与新型电力系统电化学储能技术是指电能以化学能的形式储存，当需要时，通过化学反应将其释放成电能的一种能量储存方式。
与传统的储能方式相比，电化学储能有着很大的优势：能够实现高能量密度和高效率的储能和输出，可以随时调控和灵活运用，而且使用可再生能源时更为可行。
在新型电力系统中，电化学储能能够实现多种功能。
首先，可以辅助调频，平衡电网的负荷和输出；其次，可以保障电网的稳定性并提高电能的利用率；最后，还可以积极响应电力市场的需求，实现多方面的交易和利益分配。
二、电化学储能控制策略在新型电力系统中，电化学储能的控制策略对于实现其多种功能具有重要的意义。
下面将分别介绍辅助调频、稳定电网和参与市场交易三种控制策略。
1、辅助调频电化学储能可以通过对功率进行调度，实现对负荷和输出的平衡，辅助电网的调频。
调度可根据电网的负荷变化实时调整，满足电网的实际需求。
控制策略一般基于控制算法，将储能系统的输出功率和储存能量进行优化，实现对电网调频的辅助。
2、稳定电网电化学储能可以通过大容量的储能系统，降低因负载突变带来的电网波动，保障电网的稳定性。
一些特殊的电化学储能设备，如电容器、超级电容器等，也可以直接通过对电网的带电量进行调节，实现对电网的稳定和掌控。
3、参与市场交易电化学储能可以参与电力市场交易，积极响应市场需求。
通过参与市场交易，储能系统可以实现对电网的供需平衡，保障电网的运行。
此外，储能系统还可以将电力市场的需求情况反馈给电力公司，帮助电力公司更好地规划和优化电力资源的配置。
三、总结电化学储能技术是实现新型电力系统调频和电能储存的重要手段之一。
储能技术在电力系统调峰中的应用研究现在人们对生活水平的提高，在整个电网在运行过程中，用户在不同时段对电能需求量是不同的。
根据不同的用电需求，及时补充或削减电量是现有电力系统调峰的重要调节措施。
传统的电量调节主要依靠减少或增加供给侧发电量来满足用电需求。
此种方法，对于供给侧的发电机组而言会带来较大损害。
基于此，本文提出了利用储能技术以储能电站的方式来参与电力系统调峰的新措施。
该储能技术的应用，可以有效改善发电机组不正常运行的态势，进而保障整个电网的长时间稳定运行。
标签：电网;电能需求;电力系统调峰;储能技术引言目前，人类所使用的大部分能源都是以不同形式储存下来的太阳能。
煤炭、石油、天然气等化石能源是太阳能在数十亿年时间里所累积的产物，而水能、风能等可再生能源则是太阳能以年为单位累积的产物。
自然界中的能源供给通常是不均衡的，由地理位置、季节气候等自然条件决定。
能源的需求同样不均衡，且时常与能源的供给完全不匹配。
因此，在能源供给和需求之间迫切需要一种装置，以实现能量在空间和时间上的转移，这就是储能。
1储能技术简介储能是指将能量从一种形式转换为另一种形式后进行的能量存储。
例如，使用电能参与氢气的制取，将电能转换为氢能源后实现了能量的存储，在有一定需求时，再将氢能转化为其他形式的能量，这就是储能的一种具体表现。
目前储能技术主要包括两种方式，一种是机械储能，另一種是电磁储能。
机械储能主要包括抽水储能与压缩气体两种形式。
抽水储能主要是在水力发电中，将过剩的电能带动相应水泵动作，将水从低处运往高处，待电能不足的情况下，开启水闸，利用水的重力势能将机械能再转化为电能。
压缩空气储能也是利用多余电能，将电能转化为相应的机械能，对气体进行压缩。
在电能供应不足情况下，释放压缩气体带动汽轮机进行发电。
电磁储能主要利用储能电子设备进行电能的存储，主要包括电池储能技术与电容储能技术两种。
电池储能技术主要使用的是铅酸电池、锂电子电池等电子元器件将电能转化为化学能，实现电池的充电过程，在停电或者电力供应不上时，利用电池对外进行供电，满足紧急用电的需求。
储能在电力系统调频调峰中的应用
近年来风电接入系统中的比例不断增加,导致电网的调峰调频性能受到了一定的影响。
为了避免常规机组频繁启停或者深度调峰,需要提高系统对风电的消纳能力。
本文借助储能系统来提高电力系统对风电的消纳能力,选取应用最为广泛的电池储能系统展开研究,研究储能系统容量配置方法,此外,还设计了参与调频调峰的控制策略。
主要研究工作包括:(1)根据北京—天津—河北(唐山)地区2016年风电和负荷的历史数据,分析风电场输出功率波动量,为大规模风电接入下的电网调频研究奠定基础;计算风电接入前后电网峰谷差的变化情况,基于核密度估计电网峰谷差的概率密度函数和累积概率分布函数,分析风电对接入系统调峰的影响,为参与含大规模风电的电网调峰奠定基础。
(2)为充分提高退役电池的全寿命周期,分析了退役电池特性和梯次利用电池的使用寿命,并从全网调峰角度出发设计梯次利用电池储能系统容量配置双层优化模型,利用遗传算法求解储能容量配置双层优化模型,经过多次迭代后得到最优解,并在MATLAB中验证该方法的可行性。
通过算例分析验证了基于双层优化模型的梯次利用电池储能系统可以提高系统对风电的消纳能力,改善电网负荷波动,参与电网调峰。
(3)设计了基于虚拟同步发电机控制策略的调峰调频策略。
分析了传统发电机的模型,包括电气部分和机械部分,以及发电机的控制系统一调速系统和励磁控制系统;设计虚拟同步发电机控制策略,包括虚拟同步发电机算法、虚拟调速系统和虚拟励磁控制系统;在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证虚拟同步发电机控制策略的可行性。
仿真结果表明,基于虚拟同步发电机控制的储能可以参与电力系统调峰,同时也具备了发电机调节特性,能根据频率的变化快速做出响应,参与电网调频。
电化学储能应用场景
电化学储能的应用场景主要涵盖了电力系统中的发电侧、输配电测和用户侧以及由5G基站建设带动的通信储能应用。
在电力系统领域，电化学储能的主要应用包括：
1. 对可再生能源的储能需求：随着可再生能源的普及，如何储存和管理这些能源成为一个重要的问题。
电化学储能系统可以帮助解决这个问题，它们可以储存太阳能和风能等不稳定的能源，并在需要时进行释放，提高能源的稳定性和利用效率。
2. 提升电网调峰调频能力：电化学储能系统可以帮助电网在用电高峰期和低谷期之间进行调节，减轻电网的压力。
它们可以在用电低谷期储存电力，然后在用电高峰期释放电力，保证电网的稳定运行。
在通信储能领域，电化学储能的主要应用包括：
1. 通信基站备用电源：随着5G网络的发展，通信基站的能源需求也在不断增加。
电化学储能系统可以作为备用电源，保证通信基站的稳定运行。
此外，随着电动汽车的普及，电化学储能系统在电动汽车充电桩方面也具有广泛的应用前景。
储能在电力系统调频调峰中的应用正文储能在电力系统调频调峰中的应用随着全球能源需求的不断增长，电力系统的调频和调峰能力变得更加重要。
而储能技术的日益成熟和普及，为电力系统调频和调峰提供了全新的解决方案。
本文将深入探讨储能在电力系统调频调峰中的应用，从技术原理、应用案例以及未来发展趋势等多个方面进行评估和分析。
1. 储能技术原理储能技术主要包括机械储能、化学储能和电化学储能等多种形式。
其中，电化学储能技术如锂离子电池、钠硫电池和超级电容器等在电力系统调频调峰中得到了广泛应用。
电化学储能技术利用电化学反应将电能转化为化学能，并在需要时将化学能再转化回电能，实现能量的存储和释放。
这种技术具有高效、灵活、环保等优点，因此在电力系统调频调峰中有着巨大的应用潜力。
2. 储能在调频调峰中的应用案例以德国为例，该国的电网系统在实现大规模可再生能源接入后，对调频调峰能力提出了更高的要求。
储能技术的应用成为了解决方案之一。
德国多家电力公司和科研机构合作开展了多个储能电站项目，通过利用储能技术实现电力系统的调频调峰，提高了电网的稳定性和可靠性。
类似的案例在世界各地都有出现，表明储能技术在调频调峰中的应用已经取得了初步成果。
3. 未来发展趋势随着储能技术的不断创新和进步，未来其在电力系统调频调峰中的应用前景将更加广阔。
随着成本的不断下降，储能技术将更加经济实惠，有望在更多电力系统中得到推广应用。
新型储能技术的涌现将进一步提升储能系统的性能和可靠性，为电力系统调频调峰提供更加可靠的支撑。
智能电网的建设和发展也将为储能技术的应用提供更广阔的空间，为电力系统调频调峰注入新的活力。
4. 个人观点和理解储能技术在电力系统调频调峰中的应用具有重要的意义，可以有效提高电力系统的稳定性和可靠性，为清洁能源的大规模接入提供了有力支撑。
随着技术的不断进步和成本的不断下降，储能技术必将在未来发挥越来越重要的作用，为电力系统调频调峰带来新的发展机遇。
电化学储能技术的研究与应用前景分析电化学储能技术是指利用化学反应将电能储存的技术，也是当前能源领域研究的热点之一。
随着能源需求的增加和对可再生能源利用的推动，电化学储能技术的研究与应用前景越来越广阔。
本文旨在分析电化学储能技术的研究现状、发展趋势以及应用前景。
一、电化学储能技术的研究现状目前，电化学储能技术主要包括锂离子电池、钠离子电池、锌氢电池、锌空气电池、超级电容器和燃料电池等。
其中，锂离子电池是最为常见和广泛应用的电化学储能技术，主要应用于移动通信、电动车辆和储能系统等领域。
锂离子电池的优点是体积小、重量轻、能量密度高、寿命长等。
然而，锂离子电池还存在以下问题：成本较高，存在储能安全隐患，资源补充周期长等。
因此，人们开始研究其他电化学储能技术。
钠离子电池是目前研究较为活跃的电化学储能技术之一。
相比于锂离子电池，钠离子电池具有资源丰富、成本低廉等优点。
通过改进材料的结构和储能机制，人们正在不断提高钠离子电池的能量密度和循环寿命。
然而，钠离子电池的研究仍处于初级阶段，需要进一步的实验研究和工业化生产解决现实问题。
锌空气电池是一种新兴的电化学储能技术，以其高能量密度、低成本和安全性好等特点备受关注。
锌空气电池采用可再生的锌和氧气作为电极材料，具有可再生和环保的优势。
目前，锌空气电池的主要问题是缺乏高效的氧气催化剂和锌的自腐蚀等问题，需要进一步的研究和改进。
超级电容器是一种储存能量的电化学设备，具有快速充放电、长寿命、高功率等优点。
超级电容器的研究重点主要集中在提高能量密度和循环寿命。
通过研发新型电极材料和电解质，人们正在不断提高超级电容器的性能。
超级电容器在电网调峰、汽车启动、电动车辆等领域有广阔的应用前景。
燃料电池是通过将燃料与氧气直接反应产生电能的设备，具有高效率、无污染等特点。
燃料电池的研究主要集中在改善催化剂的活性和稳定性、提高电解质的导电性等方面。
燃料电池在电动汽车、船舶、无人机等领域的应用前景十分广阔。
储能系统在火力发电厂联合调频应用摘要：目前，随着科技水平的不断发展，我国的储能系统也在不断的发生改变，对于不同类型的储能系统来说形式多变、繁琐复杂。
所以，在对不同类型的储能系统进行优化升级的过程中，面对的问题也多种多样、进行决策时的变量也比较复杂以及对所应用的模型求解速度也较为缓慢。
因此，为了进一步改变这种情况，我们应对其进行优化、升级，可以合理有效的结合火力发电原理进行科学调节形成一个新型的发电系统。
从而降低能源在个别季节的过度不合理的消耗，维持能源的稳定平衡状态，推动创新性发展。
同时，我们可以采取调频、优化升级的方式来完善系统中的不足与缺点，简化所产生的问题矛盾等。
基于此，本文通过文献分析法和笔者以往的工作经验，对储能系统在火力发电厂进行的联合调频应用进行分析并提出了一些策略。
关键词：储能系统；火力发电厂；联合调频；应用分析引言发电侧储能调频是目前储能系统在电力行业应用中很少有的有收益应用，储能系统在用户根据电力市场监管机构制定的区域并网发电厂辅助服务考核规则，按ACE调频效果考核的原则，考核指标包括调节的速率、精度和相应时间，对电网ACE控制贡献大的，获得ACE补偿相应就高，补偿价格以元/MW为单位。
1、储能调频系统概述1.1储能调频技术特征储能调频技术是通过对频率的调节，对一些电能机组进行系统性的干预，来减少在电能传输过程中的电能损耗，优化储能调频技术是解决电能供应不足的主要手段之一，由于在各方面的联网效率的不平衡问题，导致一些短时间的局部频率不一而导致一些短时间电能供应不足的现象时有发生，而且这些短时间的电压升高会导致电能损耗极大。
因此，我们要通过调频的方式对此项问题进行处理，从而减少在这个过程中，电能的损耗问题，使电能的损耗降到最低，进而使电能达到合理的要求之内，解决电能供应不足的问题。
1.2主要热储能技术对比目前，由于热储能技术会受媒介的影响而呈现出不同的储热方式，其媒介特点不同呈现出的储热方式也就不同。
储能电池辅助火电机组二次调频的设计与应用赵 磊1 王明明2 崔进波3 咸秀超4（1中国电建集团核电工程有限公司 2.国网山东省电力公司经济技术研究院3.山东电力工程咨询院有限公司4.山东电力工程咨询院有限公司）摘 要：为充分利用电池储能在辅助火电机组二次调频中的优势，对电池储能参与火电机组二次调频的设计方案进行设计与优化。
以山东某电厂为例，针对储能系统在二次调频方面的优势，分析储能辅助火电机组二次调频的过程和原理，在此基础上对电池储能辅助该火电机组二次调频的建设方案进行了设计。
文中分析了控制策略对二次调频效果的影响，选取基于区域控制偏差（Area Control Error，ACE）信号的控制策略。
根据政策文件对项目的收益进行了分析，证明该设计方案可以大幅提高二次调频性能，且经济性良好。
关键词：储能电池；二次调频；控制策略；补偿收益0 引言随着近些年风电和光伏等新能源接入电网容量的迅速增加，其间歇式发电的特性导致电网对调节容量的需求增加，而新能源发电自身又不具备参与频率调节的功能，原有传统机组则需要承担这些新能源发电带来的调频任务。
以山东电网为例，目前电网二次调频主要依靠火电机组。
火电机组具有响应时滞长、机组爬坡速率慢的特性。
如果频繁进行大范围的调节，一方面会对机组设备造成影响，不利于机组的稳定和经济运行；另一方面，机组进行的超低排放改造也在一定程度上限制了火电机组的调节速率，降低了调节性能。
电化学储能电池系统辅助火电机组进行二次调频，具有响应时间短（<100ms）、调节速度快（空载至满载的调节时间<20ms）、调节精度高的特点。
储能辅助火电机组二次调频既可以提高火电机组调节性能，也能显著减少电网所需调频备用容量。
而且由于电池储能系统响应速度快、运行灵活，可以在满足系统调频需求的同时产生动态效益。
本文针对电池储能辅助火电机组二次调频的特性，基于山东省某火力发电厂储能调频项目，研究储能辅助火电机组二次调频的配置、控制及工程建设方案，并对其经济性进行分析。
电化学储能在电力调频系统中的应用
一、发展背景
随着中国风电和光伏的发展，在积极消纳清洁能源、特高压电网加快建设、“两个细则”全面实施的背景下，火电机组调峰调频性能的提升是目前发电集团和电网共同关注的问题，火电机组不仅随着中国北方风电和光伏的发展，在积极消纳清洁能源、特高压电网加快建设、“两个细则”全面实施的背景下，火电机组调峰调频性能的提升是目前发电集团和电网共同关注的问题。
火电机组不仅承载电网的基本调峰负荷的重任，更需在调峰和调频方面的电力市场辅助服务中具有一定的竞争力，同时也需权衡机组长期运行安全性和整体稳定性的需求。
2009 年1 月，国家电监会印发了《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》和《发电厂并网运行管理规定》（简称“两个细则”），要求各地电监局和省电监办结合本区特点,依照电监会两个文件精神，制定本区域的并网发电厂辅助服务和运行管理实施细则。
华北电监局及时制定了《华北区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》和《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》，并在并网协议中规定对发电机组提供的辅助服务按效果进行处罚和奖励。
2014 年4 月，国家能源局召开了“辅助服务补偿机制深度试点工作启动会”，明确储能为试点工作内容。
2016 年6 月，国家能源局发布《国家能源局关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务
补偿（市场）机制试点工作的通知》(国能监管［2016］ 164 号)。
上述政策不仅对不满足一次调频和二次调频等要求的机组执行相应的处罚，对提供较多较好辅助服务的机组也有一定的补偿，实质上已经建立了初步的发电辅助服务市场机制。
提高机组运行质量、增强机组调频能力、减少考核处罚、争取辅助服务收益已经成为发电企业一个新型盈利方向。
电网电源结构以大型火电机组为主，ACE 调频电源几乎全部为火电机组，优质调频电源稀缺。
因火电机组ACE 调频能力较弱，故电网整体ACE 调频能力有限。
同时，随着风电、光伏等新能源电站的大量建设和入网，风电穿透率不断提高，风电和光伏等具有间歇性、不可控性，新能源的大规模并网将显著增加电网的ACE调频需求，特别是在冬季风电大发时期，由于大量火电机组进入供热期运行，使得电网的调频能力进一步下降，进而将对风电的开发利用形成严重制约，电力系统运行安全存在潜在隐患。
此外，大量的火电机组长期承担繁重的ACE调频任务，造成了发电煤耗增高、设备磨损严重，机组排放超标等一系列负面影响。
目前，一些储能技术开始逐步成规模的进入调频市场，在过去的10年内，全球范围内各种新型储能技术和产品获得了突破，在储能产品的使用寿命、功率和容量、系统可靠性等方面都有了长足的发展，已经完全能够满足电网的需求。
二、电化学储能调频的优势
图1：火电调频存在的问题
图2：火储调频的优势
电化学储能由于调频速度快，容量可调，因此成为非常好的调频资源。
根据California电力市场的电源特点，平均来看，储能调频效果是水电机组的倍，燃气机组的倍，燃煤机组的20倍以上。
实际应用中，投入前K2和K3的平均值分别在和左右，投入后上升到和左
右，Kp值从上升到左右，后期通过进一步优化使得Kp值提升到接近5，体现了储能在调频方面具有非常优越的性能。
总体而言，储能在调解精度、调解速率上与传统燃煤、燃气机组调解方式相比，调解性能大大优于后者，可使整个区域电网的调频容量明显下降，电网调频效率显著上升。
电力行业已开始逐步接受并认可储能提供调频的优势及效果，其作为一种有效的辅助调频电源有望成为趋势。
三、系统组成
储能调频系统由储能蓄电池、双向功率逆变装置（PCS），以及储能控制系统构成。
储能系统的主要设备布置在集装箱内，并设置独立的上位机（兼具操作站/历史站功能），与电厂DCS操作员站或工程师站放在同一区域，以便于运行人员操作和监视。
图2：储能调频系统的主要设备
四、运行原理
独立储能电站调频在技术上可行，但目前还需要解决并网、结算等多方面问题，与火电联合调频是把储能作为火电厂一部分，不用修改电网调度规则，不用单独为其制定一套办法和准则。
储能系统总控单元的控制器，通讯卡件，IO卡件，控制电源等集成安装在储能系统集装箱控制机柜内，与电厂RTU和DCS系统通讯接口/硬接线（或采用光纤通讯）等方式连接，获得AGC调度指令，接收机组运行信息，储能系统接入点状态信息，以及DCS投切操作指令等。
储能系统总控单元根据接收到的AGC指令功率等运行数据，经过算法计算确定储能系统出力指令，并下发至储能系统子控制单元。
储能系统控制子单元位于储能系统集装箱内，接收储能系统总控单元指令，并实际控制储能单元运行和出力。
图2：储能系统控制系统结构示意图
五、投资模式
经咨询和调研，目前储能项目有以下3种投资与运维方式：
（1）自筹资金建设：这是电力系统的传统模式，建设单位投资压力大，政策风险大，投资回报风险高，并增加运行与维护成本与管理工
作量。
（2）合资建设：按约定比例分摊投资压力与风险，一般由建设单位承揽运行与维护成本，增加建设单位管理工作量。
（3）BOT方式：建设单位基本不承担投资压力与风险，建设单位在合同期内不承担运行与维护成本，不增加管理工作量。
六、投资及收益
根据公司前期24MW储能调频项目进行计算，24MW的电化学储能调频项目费用约10800万元。
电网补偿收益主要依靠机组AGC调节深度补偿，来源于电网内部考核，其补偿额度取决于电网调节规模以及电网调度部门对有偿服务的奖励意愿。
目前华北电网调度在AGC有偿服务考核的规则为：
对并网机组AGC补偿收益计算：AGC补偿额度=AGC调节深度*｛ln （Kp）+1｝*5元/MW
华北电网下发调节深度是按照机组容量成比例下发，以已经运行的北京石景山热电厂储能调频项目为例，调度每天下发的调节深度在4500MW，石景山20万机组2MW储能装置每天捕获的调节深度在2000～3000MW，甚至更多。
机组Kp值在以上的百万机组每天调度下发的指令调节深度在17000MW以上，投入储能调频系统后整体系统捕捉率为45%以上，每天调节深度可以保证在8000MW以上。
按每天调节深度为8000MW计算补偿收益：
AGC补偿额度=8000MW*｛ln（）+1｝*5元/MW＝元
每月AGC补偿额度：元*30＝2814566元≈2815万元
按建设24MW储能系统考虑，且选用目前质量较好设备制造商的产品，估算投资约10800万元，按年收益3000万元计算，投资回报年限约为年。
